DE2631566A1 - COMPENSATOR ON PIPING - Google Patents
COMPENSATOR ON PIPINGInfo
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Description
24.341.4 t 24,341.4 t
Go/FeGo / Fe
05.07.197607/05/1976
INTBRATOMINTBRATOM
Internationale Atomreaktorbau GmbH 5060 BensbergInternationale Atomreaktorbau GmbH 5060 Bensberg
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompensator zum Ausgleich von Längenänderungen an Rohrleitungen für heiße Flüssigmetalle oder ähnliche Medien mit zwei in axialer Richtung hintereinander angeordneten flexiblen Elementen, die einen überwachbaren Zwischenraum bilden. Dieser Kompensator wurde entwickelt für Kernreaktoranlagen, die mit Natrium gekühlt werdens erscheint aber auch geeignet für chemische Anlagens in denen heiße, brennbare oder gefährlich© Medien yerarbeitet werden. Mit Rücksicht auf die hohen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen, wie sie beispielsweise an Kernreaktoranlagen gestellt werden, sollen die flexiblen Elemente dieses Kompensators während des Betriebes fernbedient überwachbar sein und/ oder inspizierbar, ohne daß ein druckführender Raum geöffnet werden muß, der Flüssigmetall enthält.The present invention relates to a compensator for compensating for changes in length on pipelines for hot liquid metals or similar media with two flexible elements which are arranged one behind the other in the axial direction and which form a monitorable gap. This compensator is designed for nuclear reactor plants that are cooled with sodium but s also appears suitable for chemical plants s where hot, flammable or dangerous © media yerarbeitet. With regard to the high safety and reliability requirements, such as those placed on nuclear reactor systems, the flexible elements of this compensator should be remotely monitorable and / or inspectable during operation without having to open a pressurized space containing liquid metal.
In der deutschen Offenlegungsschrift 15 64 054.7 wird ein waagerechter Wellrohrkompensator für mit flüssigem Metall oder einer Salzschmelze als Kühlmittel betriebenen Kernreaktoranlagen beschrieben. Dieser IVellkojiipensator, der dort als das empfindlichste Teil der Rohrverbindung bezeichnet wird, soll dementsprechend weder im Betriebszustand noch bei Stillstand der Anlagen mit dem aggresiven Medium in Berührung kommen und soll auch ganz bewußt nur oberhalb des Kühlmittelspiegels eingesetzt werden. Weiterhin sindIn the German Offenlegungsschrift 15 64 054.7 a horizontal corrugated pipe expansion joint for those operated with liquid metal or a molten salt as a coolant Nuclear reactor facilities described. This IVellkojiipensator who is referred to there as the most sensitive part of the pipe connection, should accordingly neither in the operating state even when the systems with the aggressive medium are at a standstill come into contact and should also be used deliberately only above the coolant level. Furthermore are
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in dieser Schrift noch senkrechte Wellrohrkompensatoren beschrieben, die aber auf beiden Seiten von dem gleichen Medium umgeben sind und innerhalb eines größeren Tanks angeordnet sind, so daß eine Undichtigkeit an diesen Kondensatoren nicht die Sicherheit der Anlage gefährdet.in this document vertical corrugated pipe expansion joints are still described, but they are the same on both sides Medium are surrounded and are arranged within a larger tank, so that there is a leak at these Capacitors do not endanger the safety of the system.
In der deutschen Offenlegungsschrift 18 15 046.4 werden waagerechte und senkrechte Wellrohrkompensatoren beschrieben, die aber oberhalb des Flüssigaietallspiegels angeordnet sind und auch nicht mit dem Flüssigmetall in Berührung kommen sollen. Aus beiden Offenlegungsschriften ist ersichtlich, daß Wellrohrkompensatoren als Begrenzung zwischen Flüssigmetall und Umgebungsatmosphäre an Kernreaktoranlagen als Sicherheitsrisiko betrachtet werden. Wenn man demgemäß diese Wellrohrkompensatoren nur oberhalb des normalen Kühlmittelspiegels anordnen kann, werden die entsprechenden Rohrleitungen erheblich länger und aufwendiger als bei Anordnung unterhalb des Kühlmittelspiegels.In the German Offenlegungsschrift 18 15 046.4 horizontal and vertical corrugated pipe expansion joints are described, but which are arranged above the liquid metal level and also not in contact with the liquid metal should come. From both published documents it can be seen that corrugated pipe expansion joints act as a limitation between Liquid metal and ambient atmosphere at nuclear reactor plants be viewed as a security risk. If you accordingly This corrugated pipe expansion joint can only be arranged above the normal coolant level, the corresponding ones are Pipelines are considerably longer and more complex than when they are arranged below the coolant level.
In der deutschen Offenlegungsschrift 23 09 047 wird eine Vorrichtung zum hermetischen Abdichten von Hochtemperatur-Rohrleitungen in Wänden von Kernreaktoranlagen beschrieben. Zwei axial hintereinander angeordnete, aber tatsächlich konzentrisch zueinander geschaltete Wellrohre bilden zusammen mit zwei radialen Flanschen einen überwachbaren Zwischenraum. Wenn das eine Wellrohr undicht werden sollte, verhindert das andere Wellrohr, daß die ganze Vorrichtung undicht wird. Diese Konstruktion ist offensichtlich nicht für den Kontakt mit heißem Flüssigmetall gedacht und dementsprechend auch nicht geeignet. Wenn Flüssigmetall in den inneren Faltenbalg 8 eindringen würde, so wäre es zumindestens bei der beschriebenen waagerechten Rohrleitungsanordnung auch bei Entleerung der Gesamtanlage nicht mehr In the German Offenlegungsschrift 23 09 047 a device for hermetically sealing high-temperature pipelines is disclosed described in walls of nuclear reactor plants. Two axially one behind the other, but actually Corrugated pipes connected concentrically to one another form, together with two radial flanges, one that can be monitored Space. If one corrugated pipe should leak, the other corrugated pipe prevents the whole device leaks. This construction is obviously not intended for contact with hot liquid metal and accordingly also not suitable. If liquid metal were to penetrate the inner bellows 8, it would at least be in the case of the horizontal pipeline arrangement described, this is no longer the case even when the entire system is emptied
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zu entfernen, üs würde in den einzelnen Falten Korrosionen verursachen, im kalten Zustand die Beweglichkeit des FaI tenüalges stören und eine einwandfreie Inspektion des Faltenbalges sowohl durch optische Geräte als auch durch Wirbelstrom- oder Ultraschall-Prüfgeräte verhindern. Außerdem sind beide Faltenbälge parallel geschaltet, so daß bei Ausdehnung der Rohrleitung beide Faltenbälge gleichzeitig zusammengedrückt werden und daher an den entsprechenden Verbindungsstellen die doppelte Beanspruchung auftritt.to remove, there would be corrosion in the individual folds cause, in the cold state, the mobility of the faI tenüalges disturb and a perfect inspection of the bellows both by optical devices and by eddy current or prevent ultrasonic testing equipment. In addition, both bellows are connected in parallel, so that at Expansion of the pipeline both bellows are pressed together at the same time and therefore to the corresponding Joints the double stress occurs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Kompensator zum Ausgleich von Längenänderungen an Rohrleitungen für heiße Flüssigmetall oder ähnliche Medien, der unterhalb des Betriebsspiegels angeordnet werden kann, der während des Betriebes fernbedient überwacht werden kann, der bei Undichtigkeiten nicht unmittelbar Flüssigmetall nach außen dringen läßt und/oder inspiziert werden kann, ohne einen druckführendeη und flüssigmetallenthaltenden Raum zu öffnen. Damit soll eine erneute Druckprobe nach jeder Inspektion vermieden werden.The object of the present invention is a compensator to compensate for changes in length on pipelines for hot Liquid metal or similar media that is below the Operating mirror can be arranged, which can be remotely monitored during operation, which in the event of leaks does not allow liquid metal to penetrate directly to the outside and / or can be inspected without one to open pressurized and liquid metal-containing space. This is to avoid a new pressure test after each inspection.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kompensator nach dem 1. Anspruch vorgeschlagen. Die vorgesehenen flexiblen Iilemente können metallische Wellrohre oder Faltenbälge sein. Durch die vorgeschlagene Anordnung bilden die beiden flexiblen Elemente einen Raum, der ein korapressibles Medium wie z. B. Inertgas oder Vakuum enthält und der eine zweifache Grenze darstellt zwischen dem Flüssigmetall und der Außenatmosphäre. Dieser Raum kann ständig fernbedient auf geringe Spuren von Flüssigmetall überwacht werden, beispielsweise durch einen elektrischen Kontakt am tiefsten Punkt oder durch einen kleinen Durchfluß von Inertgas, das am Austritt ständig auf Spuren von Flüssigmetall oder Luft untersucht wird. Wenn also eines der flexiblen ElementeTo solve this problem, a compensator according to claim 1 is proposed. The provided flexible Iilemente can be metallic corrugated pipes or bellows. With the proposed arrangement, the two form flexible elements create a space that is a corapressible medium such as B. Inert gas or vacuum and which represents a twofold boundary between the liquid metal and the Outside atmosphere. This room can be continuously monitored remotely for small traces of liquid metal, for example by an electrical contact at the lowest point or by a small flow of inert gas that is constantly checked for traces of liquid metal or air at the outlet. So if one of the flexible elements
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undicht werden sollte, wird zunächst ein Signal gegeben und außerdem ein Austreten von Flüssigmetall in die Außenatmospixäre durch das zweite flexible Element sicher verhindert. Durch den ein Gas oder ein Vakuum enthaltende Raum zwischen dem stagnierenden Flüssigmetall außen und dem schnell fließenden Flüssigmetall in der Rohrleitung werden die bei schnellen Temperaturänderungen in der Rohrwand auftretenden Thermos chocks vermieden. Durch die Anordnung des Flüssignietalls außerhalb eines Wellrohres wird zunächst erreicht, daß in. den Falten des Wellrohres weder das Flüssigmetall selbst noch Rückstände oder Ablagerungen daraus oder Verschmutzungen zurückbleiben können, die eine Inspektion behindern könnten. Außerdem kann sich das Wellrohr bei hypothetischen Störfällen in Kernreaktoranlagen, die kurzzeitig mit extremen Druckerhöhungen verbunden sind, auf die Rohrleitung abstützen.Should there be a leak, a signal is given first and also an escape of liquid metal into the outside atmosphere safely prevented by the second flexible element. By containing a gas or a vacuum Space between the stagnant liquid metal outside and the fast flowing liquid metal in the pipeline the thermal shocks that occur in the pipe wall with rapid temperature changes are avoided. By the arrangement of the liquid steel outside a corrugated pipe is initially achieved that neither in the folds of the corrugated pipe the liquid metal itself still residues or deposits from it or contamination can remain, which a Could interfere with inspection. In addition, in the event of hypothetical accidents in nuclear reactor plants, the corrugated pipe can that are briefly associated with extreme pressure increases, support them on the pipeline.
In weiterer Ausgestaltung der lirfindung wird vorgeschlagen, daß der überwachbare Zwischenraum zumindestens eine während des Betriebes dicht verschließbare öffnung aufweist, durch die ein Gerät zur Inspektion der flexiblen Elemente einführbar ist. Es gibt bereits Fernsehkameras, die nur einen Außendurchmesser von ca. 20 mm aufweisen. Wenn man diese mit einem schwenkbaren Objektiv ausstattet und sie an einer langen, etwa parallel zur Rohrleitung geführten Stange befestigt, kann man damit die flexiblen Elemente und deren Verbindungsstellen mit der Rohrleitung und mit dem Behälterstutzen beobachten.In a further embodiment of the invention, it is proposed that that the monitorable gap has at least one opening that can be tightly closed during operation a device for inspecting the flexible elements can be introduced. There are already television cameras that just do have an outside diameter of approx. 20 mm. If you equip them with a swivel lens and they attached to a long rod running roughly parallel to the pipeline, you can use it to hold the flexible elements and observe their connection points with the pipeline and with the tank nozzle.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Verbindungsstelle zwischen der Rohrleitung und den vom Flüssigmetall berührten flexiblen Elementen durch ein Thermoschockhemd geschützt ist. Dieses Thermoschockhemd ist ein im allgemeinen konzentrisches dünnes Rohr, das die gefährdete Stelle, beispielsweise eine Schweißnaht, vor dem direkten Kontakt mit Flüssigmetall von anderer Temperatur schützt.In a further embodiment of the invention it is proposed that the connection point between the pipeline and the Flexible elements in contact with liquid metal are protected by a thermal shock shirt. This thermal shock shirt is a generally concentric thin pipe that the vulnerable point, such as a weld, in front of the protects against direct contact with liquid metal from different temperatures.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, wobei die das Medium füiirende Rohrleitung an einen Behälter angeschlossen ist, wird vorgeschlagen, daß das vom Flüssigmetall berührte flexible Element in einem Stutzen angeordnet ist, der sich zum Behälter hin konisch erweitert. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß sich beim Entleeren des Behälters auch der Stutzen einwandfrei entleert. Wenn diese Anordnung, beispielsweise aus Platzgründen, nicht zu verwirklichen ist, kann man auch am tiefsten Punkt des Stutzens eine Entleerungsleitung zum Behälter hin anschließen. In a further embodiment of the invention, in which the pipeline carrying the medium is connected to a container, it is proposed that the flexible element contacted by the liquid metal is arranged in a nozzle which widens conically towards the container. This arrangement ensures that when the container is emptied, the nozzle also empties properly. If this arrangement cannot be implemented, for example for reasons of space, an emptying line can also be connected to the container at the lowest point of the nozzle.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung.Figures 1 to 3 show possible embodiments the invention.
Figur 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch die Verbindung einer waagerechten Rohrleitung mit einem Behälterstutzen. Figure 1 shows a vertical longitudinal section through the connection of a horizontal pipeline with a container nozzle.
Figur 2 zeigt im gegenüber Figur 1 vergrößerten Maßstab eine andere Ausgestaltung der Verbindung zwischen den beiden Wellrohren und dem Behälterstutzen. Figur 3 zeigt ebenfalls in einem gegenüber Figur 1 vergrößerten Maßstab eine Verbindung zwischen dem vom Flüssigmetall berührten Wellrohr und dem Ende der Rohrleitung.FIG. 2 shows, on an enlarged scale compared to FIG. 1, another embodiment of the connection between the both corrugated pipes and the container nozzle. FIG. 3 also shows an enlarged compared to FIG Scale a connection between the corrugated pipe touched by the liquid metal and the end of the pipe.
In Figur 1 ist die Rohrleitung 1 über die beiden Wellrohre L und 3 mit dem Stutzen 4 verbunden, der seinerseits über die Einschnürung 5 mit dem Rand eines nicht näher dargestellten großen Behälters 6 verbunden ist. Der von den beiden Wellrohren 2 und 3 und der Rohrleitung 1 begrenzte Raum enthält ein inertes Gas oder sogar ein Vakuum und ist normalerweise dicht verschlossen. Das im Behälter 6 vorhandene Flüssigmetall steht ait dem vom Stutzen 4 und vom Wellrohr 2 begrenzten Raum in Verbindung.In FIG. 1, the pipeline 1 is connected via the two corrugated pipes L and 3 to the nozzle 4, which in turn is connected via the constriction 5 to the edge of a large container 6, not shown in detail. The space delimited by the two corrugated tubes 2 and 3 and the pipeline 1 contains an inert gas or even a vacuum and is normally sealed. The liquid metal present in the container 6 is connected to the space delimited by the connecting piece 4 and the corrugated pipe 2.
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Die Rohrleitung 1 verbindet den großen und ortsfesten Behälter ö mit einein anderen ebenfalls ortsfesten Behälter oder Apparat, der hier nicht näher gezeigt oder beschrieben wird. Die bei Temperaturänderungen in der Rohrleitung auftretenden Längenänderungen werden von den beiden Wellrohren 2 und 3 aufgenommen, ohne den Stutzen 4 oder die Einschnürung 5 am Übergang zum Behälter 6 in unzulässiger Weise zu belasten. Die in der Rohrleitung 1 senkrecht zu ihrer Längsachse auftretenden Kräfte können entweder durch eine gleitende Führung 7 oder durch eine nur schematisch angedeutete bewegliche Aufhängung 8 aufgenommen werden. Am bnde des Wellrohres 3 ist eine von außen zugängliche, während des Betriebes normalerweise verschlossene Öffnung 9 schematisch dargestellt, durch die beispielsweise eine fernbediente Fernsehkamera zur Inspektion der beiden Wellrohre und ihrer Verbindungen eingeschoben werden kann. Selbstverständlich ist es zweckmäßig, mehrere dieser Öffnungen über den Umfang verteilt anzuordnen und innerhalb des zu inspizierenden Raumes auch geeignete Führungen für die Inspektionssonde vorzusehen. An dieser Stelle sei erwähnt, daß die gleitende Führung 7 unter diesen Umständen natürlich nicht als geschlossene Scheibe anzusehen ist, sondern zahlreiche Öffnungen zur Durchführung von Sonden aufweist. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, kann man beide Wellrohre von innen inspizieren, ohne daß eine Schweißnaht geöffnet oder überhaupt ein Raum geöffnet werden müßte, der Flüssigmetall enthält. Bei einem Schaden am Wellrohr 3 läßt sich dieses von außen reparieren. Bei einem Schaden am Wellrohr 2 können kleinere Schäden von innen fernbedient geschweißt werden. Bei größeren Schäden wird es allerdings zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen dem Stutzen 4 und den beiden Wellrohren 2 und 3 zu trennen und den ganzen Kompensator auszuwechseln. Teil 10 ist ein sogenanntes Thermoschockhemd, das aus einem dünnen konzentrischen Rohr besteht und im Inneren der Rohrleitung 1, und zwar in StrömungsrichtungThe pipeline 1 connects the large and stationary Container ö with another container that is also stationary or apparatus not shown or described in detail here. The temperature changes in the pipeline Changes in length that occur are absorbed by the two corrugated tubes 2 and 3, without the nozzle 4 or the To load constriction 5 at the transition to the container 6 in an inadmissible manner. The in the pipeline 1 perpendicular to Forces occurring along its longitudinal axis can either be guided by a sliding guide 7 or only schematically indicated movable suspension 8 are added. At the end of the corrugated pipe 3 is an externally accessible while of the operation normally closed opening 9 shown schematically, through which, for example, a remote television camera can be inserted to inspect the two corrugated pipes and their connections. Of course it is advisable to arrange several of these openings distributed over the circumference and within the area to be inspected Suitable guides for the inspection probe must also be provided in the space. At this point it should be mentioned that the sliding guide 7 under these circumstances is of course not to be regarded as a closed disc, but rather numerous Has openings for the implementation of probes. As can be seen from Figure 1, you can both corrugated pipes from inspect the inside without opening a weld seam or even opening a space, the liquid metal contains. If the corrugated pipe 3 is damaged, it can be repaired from the outside. If the corrugated pipe 2 is damaged, you can minor damage can be welded remotely from the inside. In the event of major damage, however, it will be useful to separate the connection between the nozzle 4 and the two corrugated pipes 2 and 3 and to replace the entire compensator. Part 10 is a so-called thermal shock shirt, which consists of a thin concentric tube and inside the pipe 1, in the direction of flow
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gesehen vor der Schweißverbindung zwischen Wellrohr 2 und der Rohrleitung 1 gleitend geführt ist. Mit diesem Thermoschockhemd wird bei schnellen Temperaturänderungen in der Rohrleitung ' 1 vermieden, daß auf beiden Seiten eines hochbelastbaren Bauteils erheblich unterschiedliche Temperaturen auftreten, üieses mit Löchern versehene Thermoschockhemd 10 wird, um die Einschnürung 5 und den Übergang zum Behälter 6 ebenfalls zu schützen, durch diese hindurchgeführt und ist an der Innenwand des Behälters 6 befestigt. Teil 11 ist ein Abfluß am.Stutzen 4, der bei eventuellen Inspektionen zur Entleerung des Stutzens 4 dient, Teil 12 ist ein Rohr zur Entgasung des Stutzens 4.seen in front of the welded connection between corrugated pipe 2 and the pipeline 1 is slidably guided. With this thermal shock shirt, rapid temperature changes in the Pipeline '1 avoided that significantly different temperatures on both sides of a heavy-duty component occur, ü this perforated thermal shock shirt 10 is also passed through the constriction 5 and the transition to the container 6 to protect it and is attached to the inner wall of the container 6. Part 11 is a drain on the nozzle 4, which is possible in the event of Inspections for emptying the nozzle 4, part 12 is a pipe for degassing the nozzle 4.
Die Figuren 2 und 3 zeigen mit denselben Bezeichnungen wie in Figur 1 und in größerem Maßstab zwei weitere Ausgestaltungen der Erfindung. Figur 2 zeigt eine Verbindung zwischen dem Ende des Stutzens 4 und den beiden Wellrohren 2 und 3, während Figur 3 eine Verbindung zwischen dem Ende der Rohrleitung 1, dem Wellrohr 2 und das Thermoschockhemd 10 zeigt.FIGS. 2 and 3 show two further embodiments with the same designations as in FIG. 1 and on a larger scale the invention. Figure 2 shows a connection between the end of the nozzle 4 and the two corrugated tubes 2 and 3, while FIG. 3 shows a connection between the end of the pipeline 1, the corrugated pipe 2 and the thermal shock shirt 10.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAM | Search report available | ||
| OC | Search report available | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |